OpenGL/GLSL变化向量:如何避免顶点周围的星暴？

Question

在OpenGL 2.1中，我将一个位置和法线向量传递给顶点着色器。然后，顶点着色器将varying设置为法线向量，因此在理论上它会线性插值每个三角形的法线。(我认为这是Phong着色的基础。)

在片段着色器中，我使用带有Lambert定律的法线来计算漫反射。除了顶点之间的插值看起来很滑稽之外，它的工作方式与预期相同。具体地说，我看到了一种星暴效应，在顶点之间的边缘上有明显的“热点”。

下面是一个示例，不是来自我自己的渲染，而是演示了完全相同的效果(请参阅页面下方的金色球体)：http://pages.cpsc.ucalgary.ca/~slongay/pmwiki-2.2.1/pmwiki.php?n=CPSC453W11.Lab12

Wikipedia says这是高罗着色的一个问题。但据我所知，通过对法线进行插值并按片段运行光照计算，我使用的是Phong模型，而不是Gouraud。是那么回事吗？

如果我使用更精细的网格，我假设这些星暴将不会那么明显。但是添加更多的三角形是解决这个问题的唯一方法吗？我认为有一种方法可以在没有星暴效应的情况下获得平滑的插值。(我肯定在其他地方的粗糙网格上看到过完美平滑的着色，例如在3d Studio Max中。但也许他们正在做一些比插值法线更复杂的事情。)

Answer 1

这并不是完全相同的效果。你看到的是两件事中的一件。

1. 在片段着色器中使用法线之前未对法线进行规格化的结果。
2. 通过三角形边的线性渐变碰撞创建的光学错觉。真的。

"Gradient Matters" section at the bottom of this page (注意:为了充分披露，这是我的教程)详细解释了这一现象。使用插值法线的简单Lambert漫反射有效地在三角形上创建或多或少的线性灯光。具有不同法线集的三角形将具有不同的渐变。它将是C0连续的(沿边缘的颜色相同)，但不是C1连续的(沿两个渐变的颜色以不同的速率变化)。

人类的视觉能够捕捉到像这样的梯度差异，并使它们脱颖而出。因此，我们认为它们是硬边缘，而实际上它们不是。

这里唯一真正的解决方案是进一步细分网格，或者使用从网格的更精细版本创建的法线贴图，而不是插值法线。

Answer 2

您不会显示代码，因此无法判断，但最有可能的问题是片段着色器中的未规范化法线。在顶点着色器中计算的法线是插值的，这会导致向量不是单位长度-因此在计算片段照明之前，需要在片段着色器中重新规格化它们。